為了能導出一部好片，製片找來專拍政治懸疑片的菲利普諾斯接下執導工作，他過去的作品包括《迫切的危機》、《愛國者遊戲》，兩片的主角都是由哈里遜福特飾演的中情局分析師傑克雷恩。「有時動作場面會過度影響片子本身，但菲利普諾斯很懂得找到平衡點。他懂得確保每個角色都是你能深入看透的，讓你能了解他們為何要那麼做。」波納范圖拉說。

「我想拍這片的原因很簡單，因為看完腳本後我就知道它是我想付錢去看的片子。」菲利普諾斯說道。「當我剛看寇特的腳本時，就被結合史實和杜撰的情節給吸引。這是一部能滿足身心同時又會讓你心懸在半空的電影。」

事實上，諾斯對於這部電影的題材已關注多年，他天生就是探討這議題的專家。「我父親服務於特殊軍團，相當於是澳洲太空科學處，就像是中情局的前導機構。從小我就沉迷於我父親的間諜故事。在小時候待在澳洲內地小鎮時，我會花一下午跟蹤某個人，跟著他們一、兩個小時。雖然我想當間諜，但卻從沒機會實際加入過。」

「對於導演堅守要拍一部寫實又兼具娛樂性、懸疑緊張的電影我很意外，當提到拍諜報片時，多數好萊塢電影都很不切實際，但諾斯希望能拍到『對，那的確有可能會這樣發生』的地步，從小細節到大方向對他而言都很重要。」馬勒說。

根據裘莉的說法，導演總是會對他每部電影裡的角色做深度研究。「他會做很多研究，找出很多小細節幫助演員入戲。當他拍情報懸疑片時，他自己其實就是躲在故事背後的情報員。」裘莉說。「對演員而言，導演的節奏是很特別的。他會蜷曲坐在導演椅上觀看每個場景，你可以感受到他希望演員能循續發揮出表演的層次。」波納范圖拉說。

李佛薛柏在片中飾演莎特中情局的上司泰德，他說看諾斯導戲就像參加一門大師課程一樣精彩。「諾斯是身為拍片人和演員的我一直很尊崇的前輩，能近距離看他拍戲實在相當值回票價！」剛導完處女作的薛柏說道。薛佛先前曾拍過《戰略迷魂》和《聖戰家園》幾部比較嚴肅的劇情片，近期也加入《X戰警：金鋼狼》的演出。「他是個很有想法的演員，他很認真的詮釋他的角色，並且能樂在其中，能跟他合作是一件很棒的事。」裘莉說。

當薛柏剛拿到《特務間諜》腳本時，他很快的讀完它。「腳本相當引人入勝，我很快的翻完它，看得很過癮。」薛柏對於追緝一個利用新身分潛伏多年的間諜情節很感興趣，「我聽過很多警察因為臥底多年，最後迷失的故事。他們已經搞不清楚什麼是忠誠，就算離開臥底生活也需要重新被洗腦，這是片中溫特這個角色需要去面對的問題，因為他卡在究竟是該出手幫助莎特還是應該要逮捕她？到底他熟識的莎特究竟是不是潛伏臥底？」薛柏說。裘莉形容薛柏是那種無法乾坐在片場的演員，他很用心的投入演出，劇組都知道他會讓角色表現得更完美有力。

同樣地，劇組也找來實力派演員來詮釋出中情局反情報組織探員皮包帝的深度，他是一個比較心狠的角色，任務就是要緝捕莎特到案。「反情報組織的人不是決策者，他們就像是直接開砲的槍。」裘莉說。裘莉對於能和奧利佛獎得主、英國籍的齊威特爾艾齊佛擔綱演出這個角色相當滿意，他過去曾拍過《美國黑幫》、《2012》等片。「艾齊佛是個很堅毅有力的男人，同時也是個很優秀的演員。」裘莉說。

看完腳本後，艾齊佛認為《特務間諜》的故事不只有動作場面這麼簡單而已。「故事節奏很快、相當刺激，融合了政治與偏執懸疑的元素，角色都相當吸引人。」身為反情報組織官員，皮包帝的工作是判斷爆料者對莎特的指控是真還是假。「故事是從雙向緝捕莎特開始，一方面要將她抓回偵訊，一方面是要釐清她是不是臥底，有點貓抓老鼠的味道。」艾齊佛說。

「皮包帝的態度是不計代價抓回莎特，艾齊佛將動作戲裡的緊張表現得很優雅，我認為觀眾會為因為皮包帝的緊迫盯人而為莎特感到害怕。」波納范圖拉說。既然要和艾齊佛對手拍戲，和他維持良好的關係對裘莉而言格外重要。「我認為和劇中的敵手相處得很融洽相當相當重要，因為這會讓你出手更勇敢，我和艾齊佛拍戲拍得相當愉快。」裘莉說。

當主要演員都敲定後，諾斯也邀請奧斯卡最佳攝影得主羅伯特艾斯維特〈作品有《黑金企業》〉來掌鏡，並邀來近期拍過《星際爭霸戰》、影集「雙面女間諜」的美術指導史考特強布里斯，還找來拍過《班傑明的奇幻旅程》的奧斯卡最佳特效指導伯特道頓等人共同合作。